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Universidad de Sonora
Licenciatura en Biología
Curso: ecología
Depredación
Francisco Molina Freaner
[email protected]
biosfera
región
paisaje
ecosistema
comunidad
interacción
población
individuo
Interacciones entre
especies: el caso de la
depredación
La depredación puede expresarse
de diversas formas
•
•
•
•
•
•
Depredación - Carnivoría
Parasitismo
Parasitoidismo
Herbivoría
Granivoría
Canibalismo
Las diversas formas de la depredación pueden
verse como una interacción consumidor-recurso
• Ocurren a lo largo de un continuo de daño al
recurso….. Desde una reducción de la adecuación
(parasitismo, herbivoría) hasta la muerte
(depredación, granivoría).
• Atributos en común (+, -): una especie explota a
otra, una obtiene beneficio y otra sufre
consecuencias negativas (mortalidad).
• Casi todas las formas son interacciones interespecíficas; solo el canibalismo es una interacción
intra-específica
Interacciones consumidor-recurso
• Depredadores: cazan y consumen a otros
organismos
Mata inmediatamente a su presa
Ruta importante en el flujo de materia y energía en los ecosistemas
Interacciones consumidor-recurso
Granivoría: el consumo de semillas es depredación directa
porque se elimina a una planta en estado embrionario
Similar a la
depredación
porque se mata
inmediatamente
a un individuo
Interacciones consumidor-recurso
Parasitoidismo: una forma de depredación en el que un adulto
oviposita sus huevecillos en una larva para que se desarrollen a
expensas del huésped
El parasitoide ataca al
hospedero de manera
indirecta al depositar
sus huevos en su
cuerpo. Cuando los
huevos eclosionan, las
larvas se alimentan del
hospedero, matándolo
lentamente (no
inmediatamente)
Interacciones consumidor-recurso
• Parásito: Viven a expensas de otros organismos; viven sobre
o dentro de su hospedero, alimentándose de su hospedero pero
rara vez lo mata; solo reducen la adecuación
Interacciones consumidor-recurso
• Herbívoros: consumen tejidos vegetales pero comunmente no
terminan matando a las plantas. El consumo de tejidos vegetales sin matar a
las plantas puede considerarse como una forma de parasitismo
Ruta muy importante del flujo
de materia y energía en los
ecosistemas
Depredación
y
Herbivoría
Depredación: Tipo de
interacción y su papel regulador
• Es una interacción directa y a menudo compleja
entre dos o mas especies: la que consume y la que
es consumida
• Como fuente de mortalidad, la población del
depredador tiene potencial para reducir y hasta
regular el crecimiento de las poblaciones de
presas (el recurso)
• Como recurso, la disponibilidad de presas puede
funcionar para regular la población de
depredadores (el consumidor)
Modelo matemático que describe
las bases de la depredación
• Modelo de Lotka-Volterra para
depredadores y presas
• Modelo que relaciona la población de
depredador y la población de presa
• Dos ecuaciones, una para el depredador y
otra para la presa, conectadas entre si
Modelo de Lotka-Volterra para
interacciones depredador-presa
El caso de la presa: supone crecimiento exponencial
de la población de presas (recurso), limitado solo
por los depredadores (consumidores):
• Crecimiento de la población de presas =
[tasa de crecimiento intrínseco de la población de
presas] – [la remoción de individuos presa por
depredadores]
Modelo de Lotka-Volterra para
interacciones depredador-presa
El caso del depredador:
Tasa de crecimiento poblacional del depredador =
[tasa de conversión de alimento en descendencia] –
[tasa de mortalidad de la población de depredadores]
dNdepredador/dt = bcNpresaNdepredador - ddNd
bcNhNp = Tasa a la cual la especie depredadora convierte alimento
(especie presa) en descendencia
(b = factor de conversión)
ddepredadorNdepredador= Tasa de mortalidad del depredador
La dinámica de la población depredador-presa estan conectadas
Depredadores matan y consumen presa
Afectan la mortalidad de presas
Afectan la natalidad de depredadores
dNpresa/dt = rNpresa– cNpresaNdep
dNdepredador/dt = cbNpresaNdep – dNdepr
• con pocos depredadores, la población de presas crece
• con muchas presas, la población de depredadores crece
• con muchos depredadores, la población de presas decrece
• con pocas presas, la población de depredadores disminnuye
N
tiempo
Predicciones del modelo de depredación de Lotka-Volterra
Evaluación experimental de las
predicciones del modelo de
depredación de Lotka-Volterra
Plagas (ácaros)
de los cítricos
Experimentos de laboratorio con un
depredador y una presa
Sistema de un ácaro
fitófago y un ácaro
depredador. Estudios de
Huffaker sobre control
biológico de una plaga de
los cítricos. Experimentos
simples que muestran que
el depredador acaba
rápidamente con la presa
y se extingue
Experimentos mas complejos con refugios
para las presas y heterogeneidad ambiental
El sistema experimental tuvo ciclos cuando se introdujeron refugios
y heterogeneidad ambiental
Evidencia empírica de ciclos
depredador-presa
conejos
Linces
Año
Ciclos de 9-10 años
Tamaño población
linces (miles)
Tamaño población
conejos (miles)
El modelo de Lotka-Volterra describe ciclos
depredador-presa
Los datos empíricos muestran que algunas poblaciones de
depredadores y presas tienen ciclos de abundancia acoplada
Ciclos depredador/presa
• Los ciclos depredador-presa tienen un retraso
temporal debido al tiempo requerido para que
ambas poblaciones tengan descendencia
• La ocurrencia de los ciclos es generalmente
estable pero la periodicidad e intensidad de
los ciclos varían mucho debido a las
condiciones ambientales
• Críticas al modelo de Lotka-Volterra: realismo
ecológico; los depredadores consumen varios
tipos de presa
Clasificación de los depredores
• Especialistas: consumen una o pocas
especies en su dieta; dependen de pocas
especies. El modelo de Lotka-Volterra
supone este tipo de depredador
• Generalistas: consumen una gran variedad
de presas y no dependen de una especie. No
contemplado en los modelos simples de
depredador-presa
El modelo propone la regulación
mutua de la población
• El modelo supone una regulación mutua. En
ambas ecuaciones, el crecimiento del
depredador y presa estan unidos por un único
termino relacionado con el consumo de la
presa cNpresaNdepredador
• Para la presa, este término regula el
crecimiento a traves de la mortalidad. Para el
depredador, este termino regula a traves de la
reproducción
Coevolución entre depredador y
presa
• Actuando como agentes de mortalidad, los
depredadores pueden ejercer una presión
selectiva en la presa. Cualquier característica que
permita a un presa evitar la detección y captura
por parte del depredador, aumentará su eficiencia.
Cualquier característica que haga a los
depredadores mas eficientes en la detección y
captura de presas, será favorecida por selección
natural
• Hipótesis de la reina roja: para evitar la
extinción de las presas, estas deben de estar
constantemente creando formas que eviten ser
capturadas
Las presas han desarrollado
defensas contra los depredadores
•
•
•
•
•
Defensas químicas
Coloración críptica
Semejanza a objetos
Mimetismo Batesiano: imitar especie tóxica
Mimetismo Mulleriano: especies no comestibles
o venenosas comparten el mismo patrón de
colores
• Coraza protectora
• Defensas conductuales
EJEMPLOS
Los depredadores han desarrollado
tácticas de caza eficaces
• Tácticas de caza: emboscada, acecho y persecución
• Emboscada: esperar a que se acerque la presa (ranas,
tortugas, cocodrilos, lagartos, y ciertos insectos). Inversión
mínima de energía
• Acecho: forma de caza que implica un ataque rápido
(garzas y algunos felinos); tiempo de búsqueda grande
pero tiempo de persecución es mínimo.
• Persecución: perseguir a la presa (halcones, leones, lobos,
murciélagos insectívoros); invierten mas tiempo y energía
para encontrar una presa
• Engaño para asemejarse a sus presas
Herbivoría
Interacción entre herbívoros y plantas es un
componente clave para todos los
ecosistemas. La fuente última de energía
trófica para todos los heterótrofos es el
carbono que se encuentra fijado en las
plantas debido al proceso de fotosíntesis
Herbivoría
• Consumo de tejidos vegetales que no sacrifica a las
plantas.
• Interacción planta-herbívoro: componente clave de
flujo de materia para todas las comunidades bióticas.
• Cantidad de biomasa que efectivamente consumen los
herbívoros: 6-10% en bosques a 30-50% en praderas,
ecosistemas acuáticos ≈ 51%, marinos: 50-90%.
• Herbivoría: afecta la biomasa, la sobrevivencia y el
esfuerzo reproductivo de las plantas
• Reducción de fecundidad; herbivoría por escarbajos
(Tetraopes) en Asclepia, redujo la producción de
frutos del 20 al 30%
Cnidoscolus aconitifolius (Parra-Tabla et al. 2004)
Experimento Defoliación
4 tratamientos de defoliación (control, 25%, 50% y 100%).
Consecuencias en la eficiencia reproductiva (proporción de
flores que se convierten en frutos)
Defensas de las plantas contra los herbívoros
• Defensas estructurales: espinas, tricomas
• Compuestos secundarios: compuestos químicos
para reducir la capacidad de los herbívoros para
digerir tejidos vegetales o para disuadirlos de
alimentarse. Compuestos de base nitrogenada
(alcaloides), terpenoides (aceites y resinas) y
fenoles (compuestos aromáticos)
• Compuestos producidos en grandes cantidades,
que son inhibidores cuantitativos: taninos, resinas,
lignina. Inhiben la digestión por herbívoros
Dinámica herbívoro-planta:
Herbívoros de la sabana del Serengeti
Ñus
Población
Gazelas
Población
Cebras
Pulgadas
Altura pasto
Población
Pulgadas
Precipitación
Las plantas, los herbívoros y los
carnívoros interactúan entre ellos
• Las plantas son consumidas por los
herbívoros, los que a su vez son consumidos
por otros depredadores (carnívoros).
• En realidad no podemos entender el
sistema depredador-herbívoro aislado del
sistema herbívoro-planta
• Sistema planta-herbívoro-carnívoro
Dinámica del
sistema plantaherbívorocarnívoro
Ciclos de 4-5 años
Interacciones consumidor-recurso:
ciclos planta-herbívoro-carnívoro
• Un incremento en los productores primarios (plantas)
proporciona mas alimento para los consumidores secundarios
(herbívoros)
• Los herbívoros muestran una respuesta numérica al aumento
de la disponibilidad de alimento e incrementan en número
• Los consumidores secundarios (depredadores) también
muestran una respuesta numérica a la creciente disponibilidad
de presas (herbívoros)
• Eventualmente, el agotamiento de los tejidos vegetales y la
presión de los depredadores ocasiona que las poblaciones de
herbívoros disminuyan en número
• La reducción de la disponibilidad de presas causa que el
número de depredadores disminuya
…menos herbívoros implica que mas plantas pueden
crecer…mayor disponibilidad de alimento…se repite el ciclo
Conceptos importantes
• Depredación: diversidad de formas
• Las diversas formas de depredación pueden
verse como una interacción consumidorrecurso
• Predicciones del modelo de Lotka-Volterra:
ciclos depredador-presa
• Efectos de los herbívoros en las plantas
• Dinámica planta-herbívoro-carnívoro
Lectura opcional
• Leer capítulo 14 del libro de Smith y Smith
(2007): Depredación
• Siguiente clase (¿?): Parasitismo, luego
Mutualismo